计算机硬件教学设计精选(九篇)

第1篇：计算机硬件教学设计范文

关键词：EDA技术；计算机专业；硬件体系；实验教学

中图分类号：G642 文献标识码：A

1计算机硬件类实验教学面临的问题

计算机技术不断进步与发展，若计算机硬件类实验教学仍采用传统的实验教学模式和传统的实验平台，开设自主性、综合性、创新性实验就面临一些问题和困难。

1.1硬件设备投入高，硬件项目开发周期长

硬件实验平台的建设需要大量的资金投入，而且硬件类实验消耗很大，需要持续的资金投入做保障。此外，硬件课程建设周期也较长，硬件实验项目开发也非一蹴而就，实验教师需要完备的理论知识和扎实的电子学知识，而且需要反复的实验和长期的实践，才能自如的设计实现，这一过程比掌握一门计算机语言或一种计算机软件开发工具要难得多和慢得多。实验设备的更新速度及实验项目长周期开发难以满足新技术、新方法的更新步伐。

1.2教学实验台的设计针对性强，硬件线路相对固定，实验内容受硬件设计的制约

很多教学实验台的设计针对性强，是针对某门课程而开发设计的，硬件线路部分相对固定，其扩展性很有局限，更新实验内容受硬件设计的制约。硬件实验设备的高投入和实验器件的大消耗，在没有足够资金投入的情况下，在现有硬件设备上进行实验内容的更新，开设自主性、综合性、创新性实验难以实现。

1.3硬件实验教学彼此脱节，缺乏系统化的实验体系

计算机专业硬件类课程必修课程一般包括数字逻辑、计算机组成原理、计算机接口与通信技术、计算机体系结构、嵌入式系统设计，选修课程一般包括单片机原理及应用、数据采集、计算机控制技术等。这些课程之间彼此存在内在的联系，学生通过这些课程的学习，应当能逐步建立起整个计算机系统设计的概念，掌握计算机系统的设计技术，掌握计算机的控制应用。但在具体课程和实验安排中，却往往忽略并割裂了这种内在联系，实验内容没有从模块化、系统化的角度整体考虑计算机系统设计和控制应用的要求。因此，分析这些课程之间的内在联系，设计阶段性、模块化、系统化的实验教学内容，建立计算机硬件实验教学体系，对于培养学生的计算机系统设计能力和应用设计能力十分重要和必要。

2构建基于EDA技术的计算机硬件实验教学体系

EDA技术的迅猛发展，以及可编程逻辑器件PLD的出现及不断推旧出新，为解决上述矛盾提供了一个良好的契机。EDA技术不仅是一种先进的硬件设计技术，而且将在计算机专业的硬件体系实验教学中发挥其重要作用。采用EDA技术可以实现硬件设计软件化，其实以软件实验替代硬件实验的方法也将是计算机硬件设计技术的发展方向，在美国一些著名大学的计算机硬件实验室，包括计算机组成原理实验早已不用那种传统接插式箱式实验台，采用EDA技术进行硬件实验，通过可编程逻辑器件进行修改和重构，实现系统编程和硬件逻辑设计的软件化，设计方法较灵活。由于所有的实验都在计算机上利用软件来完成,不需连接导线，修改测试极为方便，可大大提高实验效率。与通常的实验手段相比，“软件化”实验无器件损耗，可节省实验经费，并减轻实验管理人员的维护工作量。采用EDA技术将为学生进行自主实验、综合实验和创新实验提供广阔的发展空间的同时，全面提高学生工程实践能力和学习硬件设计的兴趣。因此，构建EDA技术贯穿于计算机硬件实验教学体系十分必要。

2.1研究计算机专业硬件类课程之间的关系，设计递进层次的实验结构

要合理设置计算机实验课的结构，在强调计算机实验课之间的逻辑顺序的同时，注意知识内容的相互衔接，上下呼应，以保证学生知识的增长、学生能力的发展和社会需求三者之间的统一。建立基于EDA技术的基础设计、综合设计、应用研究设计三个递进层次的实验结构。

基础设计：主要掌握基本技能、基本方法的运用，加深对理论知识理解。例如，数字逻辑实验课程中组合逻辑和时序逻辑电路的设计，计算机组成原理实验课程中功能部件的设计，计算机接口实验课程中I/O接口部件的设计，学生用EDA软件原理图和硬件描述语言的方法在设计或描述这些功能时，必须清楚部件的结构与性能，充分理解理论知识。以基础设计实验替代验证性实验不仅让学生掌握基本技能和方法，更能透彻理解理论知识。

综合设计：综合所学的知识，应用现代化的设计思想，设计计算机的硬件系统。如将计算机组成原理、计算机接口技术与计算机体系结构实验课程结合，学生用硬件描述语言完成中断控制器、总线控制器的设计，及RISC、CISC的CPU优化设计。综合设计实验可以在单科单个实验的基础上，进一步将计算机硬件课程的实验内容打通，建立统一的平台，完成多科目的综合应用。实现更加复杂的计算机硬件系统的设计，达到对整个计算机硬件知识的融会贯通。

应用研究设计：进行软、硬件综合设计，能够根据需要设计出一定规模的计算机硬件应用系统实例，此时的计算机硬件实验就不仅仅是单个或综合的实验教学了，而是一个总的计算机硬件应用系统的设计项目或软、硬件综合设计。学生以接近于实际应用环境，完成高质量综合设计为训练手段，使学生建立系统的概念与工程的概念。如基于SOPC的嵌入式设计项目，以掌握计算机硬件结构与应用系统设计作为主要训练目的，使学生对计算机的整个硬件系统、软件环境有较全面、较系统的掌握，才能完成设计任务。

2.2以EDA技术为纽带构建阶段性、层次化的实验教学体系

仔细研究计算机专业硬件类课程之间的关系，构建阶段性、层次化、系统化的实验体系。EDA技术好比纽带，将那些分散的计算机专业硬件类课程有机地连接起来。具体可构建如下几个层次的实验:

(1) 数字逻辑层次实验

完成常用组合逻辑和时序逻辑电路的设计，以及具有一定实用功能的逻辑系统的实验。通过这些实验使学生熟悉EDA设计的的全过程。

(2) 计算机组成原理层次实验

主要完成运算器、存储器、CPU等大规模器件的设计，通过计算机的功能部件或整个计算机系统的设计实现过程，锻炼学生的工程实践能力。

(3) 计算机接口与通信技术层次实验

完成计算机I/O接口部件的设计，侧重于硬件逻辑实现，如定时/计数器、中断控制器、DMA 控制器、并行接口、串行接口和VGA显示器的控制电路等。

(4) 计算机体系结构层次实验

完成诸如RISC、CISC和总线控制器等的设计，实现计算机的各种组成部件或整机系统，追求结构的优化和性能的提高，培养学生进行性能分析和测试的能力。

(5) 嵌入式计算机系统层次

主要完成嵌入式系统的硬件、软件的设计和软硬件综合设计、多机容错系统设计、多机并行算法设计等，使学生能熟练进行嵌入式系统应用程序开发和运用嵌入式操作系统进行任务调度和管理，最终设计出一个完整的嵌入式系统。

3实现基于EDA技术的计算机硬件实验体系的措施

3.1增设EDA技术课程是当务之急

EDA技术课程以应用为主，主要介绍当前可编程逻辑器件PLD设计的主导思想和设计方法，以及PLD的体系结构、硬件描述语言HDL、EDA开发工具和数字系统的设计方法。实验教学是EDA课程的一个重要实践环节，通过一系列由浅入深的、不同层次(如基础设计型、综合设计型、应用研究型)的实验，学生可在较短时间内掌握EDA技术的原理和方法，熟悉EDA设计的全过程。

EDA是以PLD及其开发板为硬件平台，以硬件描述语言HDL和EDA技术为开发工具，以软件设计的方法实现硬件的功能。EDA课程的意义不仅仅在于教会学生掌握某种HDL语言和某种EDA工具的使用，更重要的是引导学生掌握现代数字系统设计的方法与思想，能够用形式化的方法来描述硬件电路，并能综合运用先进的EDA技术对设计进行仿真、综合和测试、验证，从而培养和提高学生的硬件设计能力。国外加州大学伯克利分校、斯坦福大学、威斯康辛大学等高校早已经在计算机专业应用EDA技术进行数字系统的设计和CPU的设计。国内著名高校近年也在计算机专业开设了EDA技术课程，开始应用EDA技术进行计算机系统的设计。在计算机领域应用EDA技术是计算机硬件设计技术的发展方向，对于还没有开设EDA技术课程或在计算机硬件系统设计还不能自如应用EDA技术的计算机专业，应该尽早增设EDA技术课程。

3.2精选实验内容，优化实验设置

精选一些基本的实验作为计算机实验的必修内容。在内容选取上，可以打破传统的模式，如以基础设计替代验证性实验，实验内容以训练的性质、层次进行分类。在实验类型的设计上，强调实验项目的设计，拟定方案、调试方法等由学生独立完成，使学生在基础知识、基本方法和基本技能上得到系统的训练，提高学生的主动性。

实验教学项目的设计，应开展多种类型、多种层次、多种目的实验，如基础设计型、综合设计型、创新设计型或应用研究型。合理设置计算机实验课的结构，注意知识内容的相互衔接，前后呼应。如在计算机组成原理层次实验，学生需掌握EDA技术的原理和方法，熟悉EDA设计的全过程；在嵌入式计算机系统层次实验，学生需掌握嵌入式处理器组织结构，如NiosII CPU软核或MicroBlaze CPU软核。

3.3抓好计算机硬件师资队伍建设

要培养高质量的学生，就必须有高水平的教师。教师是实践教学改革的关键，其知识结构、业务素质、实践能力、敬业精神将影响学生久远。从事计算机硬件教学的教师需要具备丰富的计算机系统知识、扎实的理论功底、一定的工程实践经验。值得思考的是，在当今实践教学内容更新迅速，实践教学指导难度加大，社会用人单位急需实践能力强的应用型人才的情况下，高等工科院校的实践教学教师仍然被定义为“教辅人员”，在岗位津贴、晋升职称、项目申报等方面仍然处于弱势地位。这种现象与重视实践教学和提高人才培养质量并不合谐一致。需要尽快转变传统的观念，抓好计算机硬件师资队伍建设，一方面积极引进计算机硬件人才；另一方面定期进行新技术培训、实践教学方法培训；此外，加强与企业单位横向合作，鼓励老师走向社会，多参加科研项目的研究，不断更新知识，提高业务水平，为实践教学改革与应用型人才培养打下坚实的基础。

3.4建立开放式EDA实验室

可编程片上系统SOPC(System On a Programmable Chip)使得在一个芯片上实现一个完整的计算机系统成为可能。SOPC集成了硬核或软核CPU、DSP、存储器、I/O及可编程逻辑，采用基于SOPC的实验平台，使学生调试、验证自己的设计项目成为可能，为学生的自主实验提供广阔的发展空间。比如软硬件协同设计实验，面向DSP等实际应用的实验，基于SOPC嵌入式系统设计实验等，使学生能够应用EDA技术完成大型硬件的原型设计，或进行创新性课题的研究。

由于PLD自身的特点，学生最初完全可以在计算机上借助于EDA工具完成设计输入、编译、仿真和综合，这样学生在普通的计算机上即可完成PLD设计的大部分工作，最后再到EDA实验室进行编程下载和验证。借助EDA技术学生能完成涉及多门硬件类课程的实验，在不同的学习阶段，学生学习了相应的硬件课程后，就可以采用EDA技术，自行设计与本课程相关的实验设计或复杂应用系统设计。

采用这种模式开设硬件系列实验，建立一个一定规模的EDA实验室，配备一定数量的SOPC实验台和配套的计算机。这并不需要很大的实验室，也无须与学生规模相配套的实验设备，在计算机上安装各种成熟高效的EDA工具，实验室作为开放式实验室，可以是实验时间开放和实验内容开放，为计算机专业学生提供一个良好的硬件环境和软件环境。EDA技术的应用贯穿于计算机硬件体系实验教学，学生的自主设计能力和创新意识将得到极大提高，这无疑对培养具有创新意识的人才有着重要的作用。

4结束语

计算机科学是一门实践性很强且发展迅猛的学科，实践环节是计算机学科建设与发展的重要组成部分。构建合理

的计算机硬件实验体系，对培养学生良好的计算机硬件基础，提高学生设计、应用计算机的能力至关重要。构建系统的EDA技术的实验教学体系，实行开放式实验教学，有利于增加新技术、新方法的实践应用；有利于随时更新实验内容，开设自主性、综合性、创新性实验。建立EDA技术的实验教学体系必将极大地推进计算机专业硬件实验教学内容和教学形式的改革，为创新人才的脱颖而出创造条件。

参考文献：

[1] 万晓冬,王友仁等. 计算机硬件系列课程体系改革探讨[J]. 电气电子教学学报,2007,(2):4-6.

[2] 郑秋梅. 计算机专业硬件系列课程的改革与实践[J]. 石油教育,2002,(2):69-71.

[3] 艾明晶. EDA课程在计算机专业硬件体系实验教学中的作用[J]. 实验技术与管理,2005,(10):88-91.

[4] 徐煜明. 计算机专业硬件教学的研究与改革[J]. 常州工学院学报,2007,(3):83-86.

第2篇：计算机硬件教学设计范文

摘 要：针对当前计算机硬件类专业人才缺乏的现象，以及高校在计算机硬件类人才培养中存在的“欺软怕硬”问题，阐述硬件类人才培养现状及问题存在的原因，从计算机硬件类课程体系、实践环节、学科竞赛方面提出计算机硬件类人才培养的改革思路，希望与同行探讨。

关键词：计算机硬件；硬件课程；实践教学；学科竞赛

计算机硬件类专业人才培养是一项系统工程，我们须在社会大背景、专业教学大环境下思考计算机硬件类专业人才培养的问题。计算机硬件类人才培养具有一定共性，即教学规律，也有一些新模式和新措施。笔者在多年教学经验基础上，思考计算机硬件类专业人才培养，希望对计算机硬件类专业人才培养起到一定的借鉴作用。

1 硬件类人才培养现状

计算机专业涵盖的范围越来越广，计算机硬件类课程体系是计算机专业的重要组成部分，主要包括计算机组成原理、操作系统、计算机网络、计算机系统结构、接口技术等课程，它们是计算机专业中的技术核心课程，具有理论性强、应用范围广且与实际工程联系紧密等特点。然而很长一段时间内，许多本科院校计算机专业培养的学生特色不明显，存在“博而不精”、“欺软怕硬”等问题，使得计算机专业在硬件课程的设置、教学知识体系和内容等方面存在着诸多不尽如人意的地方，教学质量难以保证，多数学生的硬件能力都比较差，基本无法胜任计算机硬件方面的相关设计和应用工作[1]。加上缺乏引导和创新能力的培养，学生学习硬件类专业知识存在仅仅一知半解，只认识表面，不能深入本质、学以致用，不能系统认识等诸多方面问题，造成学生学习被动，缺乏踏实精神，工作后丧失适应能力和创新能力。这无疑为高校硬件

类专业人才培养敲响了警钟。我们应该立即采取措施解决计算机硬件类课程教学中存在的问题，才能有效提高硬件类人才培养的质量。

2 改革思路

2.1 调整现有硬件类课程结构，建立硬件课程群

计算机硬件类课程在计算机科学与技术教学中占有很重要的位置，对计算机专业学生全面掌握计算机知识体系、深入认识计算机科学内涵起着不可估量的作用。其课程一脉相承，构成一条连续坚固的知识链，相关的软件类课程与之配合，形成大学阶段计算机知识的完整结构，为以后计算机开发应用和深造打下良好基础。

传统计算机类硬件课程体系的设置不是专门针对计算机专业，而是面向电子工程、自动控制、计算机等多个专业的通用体系。因此，在内容上几乎面面俱到，对培养通才有好处，但是针对性不强，造成课程教学中课时不够，许多知识点讲不深、讲不透。计算机科学与技术是一门不断更新、快速发展的学科。为使计算机科学与技术专业的人才培养与社会需求相适应，近年来，许多高校对计算机硬件类课程教学计划也在不断进行调整，但调整的多是课程名称和内容，体系结构本质没有太大变化，使课程内容之间的划分不清晰，造成课程设置和课

程内容重叠，在先修和后修课程衔接上脉络不清，比如有些学校的软件工程专业在学习计算机硬件系统基础课程时，往往没有先修数字电路基础课程，导致学生要学好该门课程比较吃力，同时课程内容上又存在与计算机接口通信课程重叠现象，造成学时资源浪费。因此，对现有课程体系进行必要的改革，及时根据计算机的技术发展调整培养计划，设置硬件课程群，更新现有硬件课程内容，建立清晰课程脉络，培养学生坚实硬件基础知识和创新能力，显得尤为重要。

我校针对教学与实验内容滞后于计算机科学技术发展、学生好“软”怕“硬”等切实问题，在人才培养方案上进行了较大的改革和创新，从基础课抓起，逐步培养学生的“硬件学习”兴趣，逐步将计算机新技术和新方法纳入到新课程体系的建设中来。按照硬件课程特点建立了硬件课程群，修改了硬件课程群培养方案，设置了纵向分层优化的课程体系，包括基础课程、实用课程、创新课程三个层次，硬件课程群的课程构成及学时分布如表1所示。

同时，根据计算机技术最新发展趋势，针对现有硬件课程不足进行课程改革，主要是对原有课程进行整合、调整，理顺课程的脉络，同时根据计算机技术发展需要增加一些能够满足社会需求的理论和实践课程。因此，在新的课程体系中，保留计算机组成原理、计算机系统结构、微机系统与接口技术等计算机专业必修课程，对这些课程内容作些微调。比如在计算机组成原理课程中，除讲述计算机存储系统、指令系统、控制器等基本内容外，增加了计算机多核技术内容。在系统可编程单片机原理及应用课程中，将系统可编程思想融入到单片机原理课程中。同时，显著增加实践环节学时的比例，不仅为重要的专业基础课程设置独立的课程设计实践环节，而且90％以上的专业课程均含有实验或上机学时。

2.2 改革现有硬件类课程实践教学体系

硬件类课程实践教学是保证和提高人才培养质量的一个重要环节，硬件类课程实践教学体系在计算机硬件类人才培养方面起关键作用。在实践教学中，应树立“以学生为主体，教师为主导”的新教育观，坚持知识、能力和素质协调发展的实践教育理念和以能力培养为核心的实践教学观念，以“提高学生工程实践能力、工程设计能力、创新意识与创新能力，培

养学生综合素质”为人才培养的宗旨，致力于培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。

在计算机硬件课程教学中，实践环节往往容易被忽视，或为最薄弱环节，其教学效果也不太好，对计算机硬件教学产生关键影响[2]。目前，高校在计算机硬件实践教学中普遍存在的问题如下。

1) 实验设备及条件相对滞后。

计算机硬件是实践性很强的学科，在计算机硬件教学中，硬件课程的实验设备投资大，通常每门课程都需要配备专门的实验设备，多数高校在硬件课程及实验条件建设方面都明显不足，设备相对落后，实践教学时间严重不足，培养出来的学生大多不具备基本电路设计、调试和实践的能力。

2) 实验内容和社会需求脱节。

计算机硬件是一门更新换代速度非常快的学科，社会需求针对性非常强。由于教学内容和实验条件相对滞后，导致实验内容和社会需求脱节，培养的学生不能迅速适应社会需求。

3) 创新能力培养不足。

现有的计算机硬件实践环节多数以验证性实验为主，即学生往往根据教师提供的实验方法和实验步骤进行验证，缺乏自主创新意识。通常实践环节结束之后，学生也不会进行发散思维，达不到学生创新能力培养的目的。

我校在计算机硬件课程实践教学环节中已经探索出一条新思路，依托部级计算机基础课示范中心，培养适应国家经济社会发展急需的多层次、复合型、应用型、创新型计算机人才，在硬件类人才培养中提出“追踪计算机新技术，遵循‘TRY’实践教学新方法，构建实验实训新体系，培养具有创新精神、脚踏实地的应用型人才”的实践教学理念。同时，积极跟踪计算机学科发展，优化整合计算机系列实践课程教学，坚持以学生为本，让学生在做中学，在多次、多种、开放性试验中学会学习，学会探索、学会创新，锤炼学生严谨的学风、顽强的工作作风、合作精神和科学态度；培养具备实践能力、创新能力的多层次应用型人才。

在实践教学改革中，积极推动实验课程体系、教学内容、教学模式和教学方法等方面的改革，培养基础扎实、视野开阔、具有适应能力和创新意识强、高素质的应用型人才。为此，我们坚持以实验室建设尤其实验资源的整合、共享和开放为基础，以实验教学体系和实验管理体制的改革为核心，以建立一支稳定、高素质的实验教学队伍为主力，以完备的实验条件为保障，改革和完善实验中心的管理体制，依靠科研促进实验教学，全面提高实验教学质量。

我校的计算机硬件类实践环节由校内实践与校外实践两个方面有机组成。校内实践包括课程设计、工程训练与毕业设计等环节，以“DIY”为教学理念，促进实验从验证型到设计型、从实验室到学生寝室的转变，结合学科建设，重点培养学生的知识综合运用能力与系统分析设计能力。

校外实践鼓励学生到校企共建的实训基地完成工程设计、毕业设计和实训实习等环节，重点培养学生的工程实践能力与团队协作能力；改革现有学校主导的学生考核评价机制，建立用人单位共同参与的综合评价机制，提高学生评价的有效性、准确性与科学性。

同时，积极探索新的计算机硬件类实践教学方法。为实现培养“既会动手，又会动脑”的计算机应用人才的目标，计算机科学与技术专业的教师在实践教学过程中采用丰富多样的实验教学方法，内容如下：(1)“TRY”实验教学法。“TRY”是以学生多试为主的实验教学方法。改变传统的以教师讲解、学生验证为主的实验方法，鼓励学生动手实验，自己总结规律。(2)交互讨论式教学法。教学中师生之间、学生之间互动讨论，可以充分调动学生的积极参与性，尤其在设计与综合实验中，教师引导学生讨论实验方案、方法。(3)开放式自主实践教学法。开放部分实验室，学生自选实验选修项目，学生自主选择指导教师。(4)目标驱动教学法。教师给出实验项目和目标，主要由学生根据任务目标完成实验的各个环节，如资料查找、实验方案设计、仪器调试、实验结果测量与处理等。(5)课外科技活动指导方法。开设计算机硬件学生兴趣小组，配备经验丰富的教师指导学生的科技实践活动。(6)参与教师科研项目方法。大三学生即可参与教师的科研项目，教师指导其进行相关的学习与研究，边学边用，活学活用。

2.3 通过学科竞赛扩大硬件学习影响力

大学生学科竞赛是促进创新型人才培养的有效手段之一。我校积极鼓励学生参与国内外各类科技竞赛，如大学生“挑战杯”、电子设计竞赛、嵌入式系统设计大赛、智能车大赛，激发学生学以致用的兴趣。对获得国家和省级各类学科竞赛等级的学生，给予成绩、学分和物质奖励。建立计算机硬件学生科协和各种竞赛组织、集训的长效机制，分为智能汽车小组、嵌入式竞赛小组、挑战杯小组、创新设计小组，搭建学生参加科技竞赛、训练的基础平台，形成一个“传、帮、带”的梯队，扩大竞赛的影响面，达到以点带面的良性循环效果，增加学生学习硬件课程的兴趣，加强学生创新能力的培养。

在学生科协辅导形式上，改变传统授课模式，辅导教师采用专题讲座形式，将各种知识和能力介绍给学生，充分发挥学生主观能动性，结合自身优势和特点，弥补不足，努力实现学科交叉，将计算机、电子、控制、机械等知识和应用能力融入其中。

如在智能汽车小组中，涉及计算机科学与技术、电子科学与技术、自动控制等专业的学生。计算机科学与技术专业的学生在实现小车控制过程中，结合自身在图像处理、算法等方面的优势，努力掌握电路知识和经典控制算法，在机械调校过程中掌握基本机械设计和调试能力，潜移默化中掌握硬件类人才所需要的各种知识和能力，成为社会所需人才。实践证明，通过学科竞赛形式，计算机硬件科协从最初十数人发展成为现今上百人规模，包括了大一到大四各个年级的学生，将大批计算机专业学生从电脑游戏旁吸引过来。

在培养学生能力的同时，我们也取得了一定成绩，包括全国Intel杯嵌入式竞赛一等奖、全国大学生“挑战杯”竞赛二等奖、全国智能车比赛二等奖等。目前，计算机硬件科协的大四学生大都继续攻读研究生深造，或进入国内外知名IT企业从事硬件技术研发工作。

3 结语

近两年来，我校在计算机硬件类人才培养方面初见成效，学生“欺软怕硬”现象逐步改善，更多的学生开始喜欢并选修诸如计算机硬件系统基础、单片机原理、嵌入式系统开发等硬件相关课程。同时，学校为这些学生提供了专门的实验室及良好的开发实验平台，让学生通过实际动手操作，更好地掌握硬件类相关课程。同时，越来越多的学生加入到硬件科协，热衷于参加电子设计竞赛、嵌入式大赛及智能车比赛等对硬件要求较高的大学生科技竞赛活动中，逐步形成一种热爱硬件类课程学习的良性氛围。

对于计算机相关尤其是计算机科学与技术专业学生来说，光学习计算机编程等偏软课程远远不够，应该对计算机底层有深刻认识，形成一套完整的知识结构，方能满足社会需求。因此，教师应该在现有基础上加强对学生的引导，使其认识到计算机硬件类课程的重要性。目前，我校计算机硬件类专业人才的培养尚处于探索阶段，但是社会对硬件类人才的需求却与日俱增。如何采用一些有效改革措施，培养社会急需的高素质硬件类专业人才，是当前需要解决的紧迫问题，笔者对这个问题提出了思考，希望起到抛砖引玉的作用。

参考文献：

[1] 黄剑玲,廖剑华. 计算机硬件系列课程教学改革的探讨[J]. 教育探索,2009(3):31-32.

[2] 胡景春,叶水生,韩旭,等. 计算机科学与技术专业硬件教学实践环节的综合研究与建设[J]. 实验技术与管理,2010,27(3)：12-14.

Exploration of Computer Hardware Special Talents Training

ZENG Hong, LI Ertao, DAI Guojun

(National Computer Teaching Lab of Basic Courses, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018,China)

Abstract: The purpose of this paper is to analyze the reason for the current situation that there are not enough computer hardware engineers, and the problem that the universities do not pay enough attention to computer hardware education. After that, a set of revolution solutions, including the computer hardware course system, practice link, and subject contest, are introduced.

Key words: computer hardware; hardware course; practice teaching; subject contest

第3篇：计算机硬件教学设计范文

关键词：计算机硬件课程；教学改革；教学资源；教学方法

1.背景

计算机硬件课程是计算机专业的重要课程，是深入了解和掌握计算机基本工作原理以及建立整个计算机知识体系结构必不可少的部分。计算机硬件类课程一方面需要对计算机内部CPU结构、各种寄存器、存储器、指令系统以及指令的执行过程等非常清楚，而且需要掌握和记忆的内容较多，知识点也非常分散；另一方面，硬件课程的实验要复杂得多，需要有相应的硬件平台支撑，而硬件平台一般由专门实验室提供，学生很难拥有自己的硬件学习平台，无形中就疏远了硬件课程的学习，再加上没有运用有效的硬件课程教学方法，进一步加剧“重软件轻硬件”的现状。因此，当前高校计算机专业硬件课程的教学存在两难的境地：教师难教，学生难学。如何提高计算机硬件课程的教学效果，实现学生愿意学和教师乐于教，成为当前大多高校亟待解决的问题。

2.计算机专业硬件课程体系结构

随着信息技术的快速发展，计算机专业开设的课程也在不断调整，但涉及计算机硬件的课程相对稳定，只是在内容上有所更新，这给计算机硬件教学带来一定的便利，不需要大范围地调整课程体系。

根据当前普通高校计算机专业硬件课程的开设情况，并结合安徽理工大学计算机专业的培养计划和课程设置，计算机硬件课程体系一般包括4个层次：一是前导课程，如电路原理、电子技术基础、数字逻辑等；二是核心专业基础课程，如计算机组成原理、汇编语言程序设计等；三是主干专业基础课程，如微机原理与接口技术（或微型计算机技术）、计算机体系结构等；四足高级应用层次的课程，如DSP原理与应用、嵌入式系统与应用、计算机控制技术、CPU设计、EDA技术与应用等。

计算机硬件课程4层体系结构如图1所示其中第2、3层是和计算机密切相关的，也是大多计算机专业都开设的核心课程，在课程设置上基本保持稳定。第4层高级应用课程与计算机应用技术发展现状因各高校的具体情况而有所不同，各有其侧重点。第2层次和第3层次课程之间的递进关系如图2所示，其中，汇编语言程序设计和微机原理及接口技术课程有的学校将其合而为一，但为了突出和加强硬件编程，也可以单独开设，让学生更为深入地了解高档微机的指令系统以及编程技术。

3.计算机硬件课程教学改革探索

3.1交叉内容合理整合

近年来，高校为了适应市场需求，提升学生的就业竞争力，各专业新增开设了很多课程，使得其他课程的教学学时大为缩减，很难按照原有的教学计划进行。如安徽理工大学计算机组成原理课程由64学时缩减为48学时，计算机原理与接口技术由48学时缩减为38学时，计算机体系结构由40学时缩减为26学时，在这样大幅缩减教学课时的情况下，如何做到保证教学质量和主要教学内容不能减少甚至还需要增加新内容，对任课教师提出了严峻挑战。为了解决学时少和教学内容多的矛盾，我们对硬件类主要专业基础课的教学内容进行了全面梳理，对不同课程中出现的重复内容进行反复研究和讨论，并对相关内容的讲解深度和学时作了重新安排。

在此过程中，以计算机组成原理为基础，对相关课程的交叉内容进行梳理和整合，主要体现在以下几个方面：

（1）计算机组成原理课程的主要目标是建立计算机整机系统概念，掌握构成计算机系统5大部件的基本组成原理，重点介绍运算器、控制器、存储器以及指令系统的设计。因此，有关数据表示和运算规则是运算器设计部分的重要内容，需要详细深入讲解，在其他课程中就不再介绍。

（2）计算机指令系统部分，由于计算机组成原理针对的是计算机共性问题，侧重指令系统的设计，因此该部分内容在其他课程的侧重不同，仍需要根据课程性质不同分别介绍；但在教学过程中学时数可以适当缩减，如果开设了汇编语言程序设计课程，则在微机原理与接口技术课程中就不需要介绍指令系统内容。

（3）存储系统是计算机5大组成部分之一，计算机组成原理课程对存储器系统的组成、主存储器的连接和控制等都进行系统而深入的介绍，因此，相关内容其他课程中不需要介绍。

（4）输入输出系统也是计算机组成原理中重点内容之一，相关内容在微机原理与接口技术以及计算机体系结构课程中就不需要重点介绍，但涉及数据传输的接口芯片应用和编程等仍需要详细介绍。

通过对硬件基础课中内容的梳理和整合，可以节省大量的学时数，也理清了各课程之间关系，即计算机组成原理侧重于运算器、控制器、存储器、指令系统的设计以及各部分的组成；微机原理与接口技术侧重于CPU工作原理以及常用接口芯片、设备与主机的接口连接方法等；计算机体系结构侧重于计算机系统的性能评价、流水技术和并行处理技术等。为了进一步打破教学过程中各课程之间的独立性，对硬件基础课程进行捆绑式教学和研究，构建硬件课程模块，成立专门硬件课程的教学团队，定期开展硬件课程之间的研讨和交流，让每一位任课教师清楚地知道每门课程教学内容的侧重点，从整体上把握课程教学的思路和各门课程之间的衔接关系、

3.2教学资源多维建设

教学资源建设是专业建设的重要环节，也是课程教学质量的重要保证。教学资源建设主要包括师资、实验设备、网络教学平台、教材、实习基地等建设。结合安徽理工大学计算机专业硬件课程教学资源建设实践，具体有以下几个方面。

（1）高水平教学团队建设：在计算机硬件课程教学团队建设过程中，有计划有针对性地对任课教师进行多方面的实践培训，如组织部分教师利用假期到相关的高校和企业参加硬件设计应用培训班；通过与一些高新技术企业建立良好合作关系，任课教师可以参与企业项目开发等，进一步提升教师的硬件设计和应用水平。

（2）硬件课程教学设备建设：计算机硬件课程教学需要专门的实验平台，也是学生进行实践的物质基础。在硬件试验设备方面，需要结合自身的办学条件，有计划有步骤地引进和更新硬件教学设备，并充分利用现有的设备资源，不断提高教师的实验指导水平。目前安徽理工大学计算机硬件专业实验室配备有启东东疆DJ-CPTH超强型计算机组成原理和系统结构实验系统、西安唐都TD-MD16位和TD-PITE32位微机原理及接口技术试验系统、北京达盛EL-DSP+ARM多功能综合实验开发系统硬件平台等。实验室专门人员和任课教师全程参与硬件平台建设，邀请实验设备厂家技术人员进行专门的技术指导和培训，在现有硬件平台基础上，自己动手开发出一系列设计性实验，作为学生的选做实验内容。

（3）网络教学资源和平台建设：充分利用网络的方便性，组织任课教师将课程的多媒体课件、难点问题的动画演示、教学重点难点、课后习题的解题思路、疑难问题解答等放置到专门的网站，考虑到部分考研学生的需求，开辟了考研专题栏目，通过网络平台可以及时和学生进行交流，学生也可以通过邮件的方式和任课教师交流。

（4）特色精品教材建设：硬件课程教材的选取非常重要，好的教材便于学生在课下自学和复习，教师也可以将精力集中在主要和重点内容的讲解上；在吸收好教材精华的基础上，着手组织基本功过硬的教师编写精品教材。

（5）实践基地建设：参与实践是锻炼学生真正学以致用的重要环节，通过和中国电子第八研究所、安徽徽斯特电子科技有限公司以及淮南煤矿集团公司等建立良好合作关系，为学生创造更好的硬件实习环境和实习场所。

3.3教学方法综合运用

随着计算机和网络技术的发展，多媒体教学已经是最为普遍的一种教学方法，要根据课程教学内容充分利用好多媒体教学的优势。除了多媒体教学方法之外，还需要探讨多种有效的教学方法。首先，类比教学方法是计算机课程教学过程中的有效方法之一，通过将课本中难于理解的概念或理论与生活中的例子进行形象化类比，能使学生不但易于理解而且记忆深刻，是一种行之有效的教学方法。其次，运用启发式教学方法可以引导学生逐步深入思考，实现课程内容环环相扣，进而充分调动学生的积极性和参与度。如通过对课程内容采用设问的方式，每引入一个新内容，先采用设问的方式，让学生进行几分钟的思考，然后由教师通过内容的讲解来共同解答设问的问题，这样学生会带着问题思考和听讲，有效提高教学效果。再者，采用任务驱动法，能够让学生在学习和听课过程中有的放矢，听课的目的是解决问题，如计算机组成原理课程在讲解运算器构成部分，可以采用任务驱动的方法，让学生自行设计多位加法器或乘法器等，在任务的驱动下学生的学习热情和积极性明显提高。

实践中，教学方法需要根据课程的性质和内容不断地探索和创新，任何一门课程的教学方法都不是一成不变和唯一的，根据教学内容的不同，综合运用好多种教学方法能够有效提高教学效果，培养学生学习兴趣，提高学生的学习热情和积极性，对计算机硬件课程的教学大有裨益，也是破解计算机硬件教学效果不理想的有效途径。

3.4重视实践教学环节

实践教学是计算机硬件课程教学中的重要环节，每门课程一般都配有适当的实验，有些课程还设有课程设计环节，有效利用实验课时间和提高效率尤为重要。目前普遍存在的现状是：对于验证性实验，学生上课基本上是在实验箱上连线，运行出现实验指导书上的实验结果就万事大吉，学生的实验报告基本雷同，没有更深入地探讨实验的原理以及可能出现的问题等；对于综合性实验学生大多感到难度大，与实际应用脱节，没有教师的指导很难顺利完成。改变这种现状主要有以下几个方面。

（1）任课教师引导学生对实验课要有充分认识：由教师在课堂上将理论课教学和实验内容结合起来，让学生明白为什么上实验课，实验课的目的是什么，让学生在上实验课前思考实验过程中可能会出现什么问题以及解决办法等，不至于学生到实验室时还没搞清楚做什么。

（2）充分利用优秀学生资源：让一些成绩好且学有余力的学生帮助和指导动手能力相对差一点的学生，学生之间的沟通和交流往往效果会更好。

（3）实验内容和实际应用相结合：设置一些具有创新和综合性强的实验，并尽可能和实际应用结合起来，让学生通过做实验感到实用价值和具有成就感。如在计算机接口实验中，可让学生利用实验箱的硬件资源设计一款交通信号灯的控制系统，或设计一款集环境参数采集、报警和显示系统等，让学生看到课本学到的知识在现实生活中确实能够发挥作用。

（4）增加实验课在课程中的考核比重：由于实验课内容考核比重偏小甚至不计分，导致部分学生不重视实验课，而只关心理论课的考试成绩。有效解决办法是增加实验课在课程考核中的比例，比重可提高到20%～30%，实验考核可由教师组织分组，通过提问和答辩，其他组学生参与打分的办法。

（5）提高学生对硬件课程学习的热情和积极性：兴趣是最好的老师，培养学生学习兴趣非常重要的一点是让学生参与到科研活动当中，让其感受到硬件设计成果带来的成就感。教师可以根据自身的科研课题情况，积极吸收对课题感兴趣的学生参与到课题研究中，并充分利用校级、省级和部级科技竞赛平台，鼓励学生积极参与各种电子竞赛，提高学生对硬件知识的认识和应用水平，进而激发学生学习热情。

第4篇：计算机硬件教学设计范文

关键词：计算机机房管理；硬件设备购置；系统安全管理；自动化管理

一、引言

随着社会经济的发展和计算机相关科技的进步，高校计算机机房管理所面临的形势发生了巨大的变化。形势的变化体现在如下几个方面：计算机硬件更新换代的速度越来越快，而相应的计算机的软件应用对硬件的需求也在不断的提升，而对于高校计算机机房的管理者来说，如何平衡计算机设备的更新换代和教学科研对计算机硬件资源的需求之间的关系，是一个重要问题；随着计算机价格的逐年下降，计算机普及程度有了极大的提高，很大部分的学生可能很早就已经接触到了计算机，总体而言学生的计算机水平与过去相比已经有了很大的进步，因而如何针对这个现象改进高校计算机机房的管理，也是一个新的挑战；由于技术的进步，计算机软硬件，计算机机房的教学均与以往的情况有了很大的不同，如何根据这些新的变化，调整计算机机房的管理思路，也是值得思考的一个问题。

二、计算机硬件设备购置与升级换代策略

1、计算机设备全新采购策略

对于新建计算机机房或者将以前的设备全部淘汰换新的情况，在决策计算机机房所需设备的采购时，应该有以下考虑：计算机教室的硬件配置应根据学校计算机机房的建设经费情况、相应采用计算机上机教学的课程内容、学员层次等具体分析，对于经费紧张、教学环境（操作系统、课程相应的教学软件）基本固定不变或者对计算机硬件需求较低的机房可以购买档次一般的品牌计算机，配备极少用于维护的光驱（这也可以有效防止学生通过光驱对计算机造成破坏，而且也降低了设备的采购成本）。因为品牌机的售后服务较好，相对地延长了计算机的使用寿命，减少了机房维护人员的工作量，同时也可降低计算机的维护成本[1]。由于不同课程所需的计算硬件也不一样，所以应该具体情况，具体考虑，针对不同的硬件需求，采购多个批次，不同配置的设备，这样的策略虽然会增加后期的设备维护成本，但是在采购阶段却可以有效的降低采购成本，避免了不必要的浪费。对于多种配置的计算机设备，采购时最好选择同一品牌的同一系列，尽量做到不同层次配置的设备配件具有可替换性，这也可以为后期的设备维护提供方便。

2、已有计算机机房的设备升级策略

随着计算机技术、网络技术的迅猛发展，加速了计算机的更新换代。同时计算机教学实验所采用的软件平台也不断升级，对于计算机硬件的需求也不断提高，因而为了配合计算机实验教学的需要也应该对部分不满足要求的计算机设备进行升级，以更好的为计算机实验教学服务。但是在更新设备的同时也应该采用一定的策略，以保证在满足设备更新的需求的同时，老的设备也能够物尽其用，以获得最大的经济合理性。

教学实验中心不同时期购买的计算机，机型不同，难以管理。为了充分利用现有设备，发挥其职能，我们针对不同机型，采取不同的管理方法: (1) 对于淘汰下来的奔4级别的老计算机，可以用于《大学计算机基础》的教学实验，因为该课程所需的软件平台较老，对计算机硬件的要求也不高。(2) 对于相对较新一些的奔腾D双核这一级别的计算机可以用于《计算机组成原理与接口实验室》。(3) 对于《CAD/CAE/CAM 计算机辅助设计》这样的专业课程，原先的计算机设备可能已经不敷为用了，可以采用全新采购的新设备。(4)对于更老一些的设备，如有可能还可以用于图书馆作图书检索用机，这样的应用情况，对于计算机硬件要求极低，完全可以满足要求。

对于计算机设备的升级，也是有多种选择的。对于硬件要求不高，保留老设备的机房，可以考虑替换早已被淘汰老式的滚轮鼠标，换用更为方便的光电鼠标，从而方便学生的使用。对于既占用大量空间，又耗电量巨大，而且还存在辐射的老式CRT显示器，在条件许可的情况下，也应考虑替换成新式的液晶显示器，虽然增加了一定的采购费用，但是对于降低机房的电力消耗，减少设备的发热，从而最终实现绿色环保，节能减排，是有较大的积极意义的。

三、计算机机房管理的新方法

为保证计算机实验室中计算机设备的完好率，从而更好的为计算机实验教学服务，加强计算机设备的管理是很有必要的。由于用户计算机水平的提高，对于计算机教学及计算机机房管理而言是一件好事，也有可能是一件坏事，因为可能会有学生利用自己丰富的计算机知识对计算机搞一下破坏。针对这个情况，一方面要更加注重计算机机房的安全管理，一方面也要运用一些更新的管理技术进行计算机的管理。

1、设备安全管理

首先在计算机机房建立时就应该注意硬件本身的保护，如采购带锁的机箱，另外也要保证计算机各个部件之间的连接不被人为的断开，或者采购能够将主机锁住的电脑桌。这样就能够有效避免有人在未经授权的情况下打开机箱，造成破坏。

注意设定BIOS密码，以免有些学生因为好奇进入BIOS设置界面，改动了BIOS设置，造成计算机无法正常启动的情况。

2、系统安全管理

第5篇：计算机硬件教学设计范文

关键词:硬件类课程;创新能力;教学改革;实践教学

中图分类号:G642 文献标识码:A

1引言

随着计算机网络与通信技术、集成电路技术和计算机软、硬件软件技术的飞速发展,我国高等院校计算机专业教育的内容与形式都发生了很大的变化。如何跟上飞速发展的计算机科学与技术,培养具有创新能力的高素质计算机专业人才,是高校计算机专业教育面临的新挑战。

计算机是一个由硬件系统和软件系统组成的复杂系统。随着现代计算机系统的功能逐渐增强,对计算机专业人员硬件知识的要求也越来越高。作为计算机专业的核心课程之一,硬件类课程在培养学生的实际动手能力、工程实践能力、开发创新能力等方面具有非常重要的作用。但由于目前国内高校计算机教育中普遍存在着“重软轻硬”的现象,使得计算机专业在硬件课程的设置、知识体系和教学内容等方面存在着诸多不尽人意的地方,教学质量难以保证,致使许多计算机专业毕业生的硬件设计与动手能力较差,根本无法胜任计算机硬件方面的相关设计和应用工作。本文针对目前国内高校计算机专业教学中普遍存在的问题和不足进行探讨,结合自己多年的教学经验,提出了硬件类课程教学改革和学生创新能力培养的几点想法。

2存在的主要问题

计算机硬件类课程的内涵十分丰富,主要包括:电工与电子技术、数字逻辑、计算机组成与体系结构、汇编语言程序设计、微机原理与接口技术、单片机及应用、嵌入式系统等。这些课程虽然特点不同、内容各有侧重,但普遍存在工程实践性强,应用技术含量高,课程内容抽象难学的特点,影响了硬件类课程的教学效果。目前国内高等院校计算机专业硬件类课程教学中主要存在以下几方面的问题。

2.1专业设置普遍“重软轻硬”

硬件和软件是计算机系统不可或缺的两大组成部分,二者相互依存,不可分割。与之相对应,硬件类课程和软件类课程也相辅相成,构成了完整、科学的计算机专业知识体系。计算机的软硬件设计技能是一个合格的计算机专业毕业生本应具备的基本技能。但由于硬件类课程和软件类课程各自不同的特点,使得硬件类课程的教学对师资、设备乃至学生的学习基础与学习能力等方面的要求相对软件类课程要高,国内多数高校限于师资、设备、资金等各方面条件的制约,硬件类课程能砍掉的尽量砍掉,不能砍掉的课程也尽量压缩课时,在硬件类课程的教学及实验室建设方面明显不足,导致多数高校软件类课程课时相对较多而硬件类课程课时相对较少,在专业设置方面“重软轻硬”的现象比较严重。不少计算机专业的学生只将注意力和兴趣集中在各种编程环境、开发工具、数据库、计算机网络的集成技术上面,对于硬件技术的学习和应用研究不感兴趣或忘而生畏。

甚至有的学者也认为,计算机专业的学生可以“只要用键盘、鼠标就能演奏出各种美妙的音乐”。这种认识对于我国培养自主创新型人才是极为不利的。

2.2硬件类课程教材与教学内容相对陈旧,课程体系有待完善

随着科学技术的迅猛发展,计算机更新换代频繁,新产品、新技术不断涌现。在计算机专业的教学中,如不及时引入新知识,很容易造成教学内容滞后。目前许多高校在制订硬件类课程的教学计划时,主要根据本校的设备性能和师资水平来选择教材与教学内容,这就不可避免地造成了很多教学内容相对陈旧,与当前主流的计算机硬件技术差距太大,与实际应用严重脱节,对学生缺少吸引力,难以激发学生的学习兴趣。比如国内多数高校《数字逻辑》教材的内容还是以中、小规模集成电路为主,而对大规模、超大规模集成电路的内容很少涉及;《微机原理与接口技术》则以80x86系列微机为背景,以8259、8255等芯片的讲解为重点,而对在应用领域处于主流地位的ARM、DSP、FPGA等新型技术涉及较少。这种教学内容与现实技术脱节的现状严重影响了计算机硬件类课程的教学质量。另外,由于计算机硬件类课程体系不够完善,导致有些内容在多门课程中重复出现,如数制在“数字逻辑”、“汇编语言”、“计算机组成与体系结构”、“单片机”等课程中均要讲到;再如有关中断、接口控制方面的内容在“计算机组成原理”、“汇编语言”、“微机原理与接口技术”、“单片机”等课程中均有涉及。教学内容的重叠一方面占用了有限的教学学时;另一方面也会使学生感到疲劳,并对课程设置产生不满情绪,影响学习效果。

2.3重视课堂教学,轻视实践教学,缺乏创新能力的培养

计算机硬件类课程是实践性很强的学科,学生必须具备足够的实践动手能力才能适应社会的需求。相对于仅需要一台电脑、几本书及相应的软件应用平台就可进行软件类课程的学习,硬件课程实践教学的实施比较困难,设备投资大,通常每门课程需要配备专门的实验设备和相应辅助设备,且对实验辅导和设备维护人员的要求也比较高。多数高校在硬件课程及实验条件建设方面都明显不足,实践教学的课时过少,而且验证性实验占绝大多数,造成学生硬件动手能力普遍低下,其创造力无法得到训练,导致了计算机硬件课程在实践教学上的不足。从而出现了“重理论、轻实践、重考分、轻能力”的现象,这不利于学生扎实地掌握硬件知识,也无益于学生动手能力的提高,必须通过深化硬件课程的教学改革加以改进。

2.4各门课程间的有机联系不足,学生无法驾驭整个知识体系

现代计算机系统的功能越来越强,计算机软、硬件的界限日渐模糊,许多软、硬件的实现可以相互转化。而在目前的计算机教学中,硬件知识与软件知识间缺乏足够的联系和交叉互补,学生无法深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用,也就不能形成完整的知识体系,更无法做到软、硬件知识融会贯通。另外,由于前面所提到的计算机硬件类课程要在不同的学期内开设,各门课程间既有联系又各自相互独立,加之内容繁琐,受课时数等因素的限制,在硬件课程的教学中往往只注重各自的重点而无法顾及到各门课程间的联系,导致学生无法对计算机硬件系统有一个完整的认识,出现“只见树木不见森林”的现象。其次,硬件类课程间缺乏充分的衔接,如“数字逻辑”、“计算机组成与体系结构”、“汇编语言”与“微机原理与接口技术”等课程内容的关联很难统一,有些知识点多门课程中重复,而有些知识点缺失,导致学生知识的增长没有渐进性、系统性。所有这些都导致了学生的专业知识体系不够健全。

2.5学生对硬件课程的学习兴趣普遍不高

由于计算机硬件类课程体系庞大,内容繁杂,原理层面的内容较多,学生对抽象的原理和复杂的硬件电路很不适应,容易使人感到抽象、繁琐、空洞、枯燥,而无从下手。其次,学生对硬件课程的了解不够全面,认为硬件课程只是学习计算机的内部工作原理,在计算机应用中无关紧要,认识不到硬件技术在应用方面的重要性,再加上相应的实践环节难以保证、课程考试评价体系中对硬件实践能力的重视不够,导致学生在学习中缺乏积极性。

第6篇：计算机硬件教学设计范文

本文对计算机硬件课程体系及内容中存在的问题和不足进行了分析和讨论，提出了一些教改思路和方法。

一、当前硬件课程体系中存在的问题

目前硬件教学中主要存在的问题是：教材知识相对落后，学生无法学以致用，即教材无法激发学生的学习积极性；缺乏实践环节，实验条件差，学生无法锻炼实践能力，教师更无法鼓励和激发其创新能力；学生电子技术方面的理论基础较差，其对硬件的分析理解能力受到一定限制，学习困难较大。总体上讲，目前国内计算机硬件教学的状况不容乐观，重视这一问题，改革相应的教学体系和内容是非常必要的。导致当前状况的原因是多方面的，总的来说有以下几个方面。

首先，在认识和条件方面，国内的计算机教育存在着重软轻硬和急功近利的倾向。由于基础软件教学实施起来相对容易，实用性强，设备投资较小，有立竿见影之效果，甚至学生通过自己购买的微机即可完成多数软件课程的学习；而硬件课程的教学实施比较困难，设备投资大，通常每门课程需要配备专门的实验设备，相应辅助设备（如示波器等）的价格相对昂贵，实验设备的维护工作量较大，对实验室辅导和维护人员的要求也比较高。限于各方面的条件，国内多数高校在硬件课程及实验条件建设方面都明显不足，这导致了计算机硬件课程在教学上的不足。

其次，硬件知识特点和教学内容落后。从客观上来说，计算机硬件知识存在不直观，讲述起来抽象、枯燥，学生学习起来不太容易的现象。其中，“计算机组成原理”、“计算机体系结构”这两门课程的内容比较抽象，一般教材都与实际联系不紧密，再加上现有硬件实验的可视性差、直观性差，致使学生对硬件知识的理解存在困难。而“微型计算机原理”、“计算机外部设备”等课程的教材内容过于陈旧，无法调动学生的积极性，教学效果较差。

再次，课程缺乏足够的系统性。计算机是一个由硬件和软件组成的庞大的复杂系统，计算机知识有着很强的系统性。而在目前的教学中，硬件课程知识与软件课程知识之间缺乏足够的交叉和互补，学生无法深入理解计算机的基本工作原理及其在软件系统中的作用。另外，在硬件课程之间也缺乏充分的衔接，有些知识点重复，有些知识点缺失，这些都导致了学生的知识体系结构不健全。

最后，缺乏足够的实践训练。计算机应用是一门实践性很强的学科，学生必须具备足够的动手实践能力和社会竞争力才能满足社会要求。而在计算机硬件教学中，实践教学时间严重不足，绝大多数学生不具备基本电路设计、调试和实现的能力。一方面是实验条件和设施的严重缺乏，另一方面是课程考试评价体系（包括社会各类计算机考试评价体系）中对硬件实践能力的不重视。

根据计算机硬件教学体系中存在的一些主要问题，改革教学内容的先进性、加强教学体系的系统性、增加并提高实践教学知识和内容已成为国内各高校计算机专业迫在眉睫的任务。

二、提高硬件知识的先进性

由于计算机硬件技术发展非常迅猛，而国内多数高校的主要教学内容基本还停留在十年前的水准,尤其是“微型计算机及接口技术”的课程内容，基本是以8086/8088 CPU为主体进行讲述，而学生在实验室使用的却都是CPU为Pentium Ⅲ 以上的微机；学生在高级编程中希望了解分页分段存储管理技术，而教学中却只讲述分段内存管理技术。因此，学生会对教学的内容感到疑惑、反感甚至是厌恶。

许多客观条件原因限制计算机硬件教学内容的更新。其一，计算机硬件发展太快，真正能反映当今世界微机领域新技术的微机原理教材太少，相应的实验设备和条件几乎没有。其二，最新的硬件知识往往包含许多较复杂的技术，学生较难学习和理解，由于组织和实施教学的难度非常大，许多教师偏向于讲述旧的知识。其三，新知识的过快更新给许多教师带来了巨大的工作量和工作压力，熟悉并掌握新的教学知识和内容往往需要几年时间的摸索和实践，因此教师往往跟不上新技术的发展。

要解决这个问题，首先要改进计算机硬件教材。计算机硬件的教材应是先进的、能反映目前世界微机领域内硬件新技术、新成就的知识。例如“微机原理及接口技术”的教材至少应涵盖目前世界上微机领域内最先进的知识及技术，像分支转移预测技术、超标量执行技术、微机的流水线操作技术、高速缓冲存储器技术、虚拟存储器技术（分段存储管理技术和分页存储管理技术）、浮点数据处理技术、高速总线传输技术等。正是这些技术，为微型计算机提供了卓越的性能，并构成了各种高性能软件的载体。

考虑到教学安排的层次性和循序渐进的要求，可以在教材中有选择地加入部分旧的知识结构。例如“微机原理”教材可以将8086/8088 CPU作为模型机，删除那些过于陈旧的知识，用8086CPU的结构和基本电路为学生建立微型计算机的概念，然后引入当前的一些新技术和知识。

由于历史原因，国内多数高校微机原理教学均以Intel公司的处理器为讲述对象，而欧美等国一般以Motorola、Alpha或MIPS处理器作为讲述对象。从技术的先进性上讲，前者不如后者，如果希望与国际接轨，部分有条件的高校可以考虑直接采用国外著名教材。

三、保持教学内容的系统性

硬件和软件知识是相辅相成的，它们都包含丰富的知识和先进的技术。计算机硬件知识必须对计算机的体系结构、组成及其核心技术进行系统的描述，以使学生能学到先进的硬件知识。硬件知识的学习对学生理解计算机软件的工作有着非常大的帮助，尤其是系统软件和底层软件。而学到计算机软件知识后，再学习计算机硬件知识，会对软件的载体――硬件、硬件组成、硬件的工作原理以及软件是怎样依附于硬件的全过程有一个飞跃的认识。只有这样，学生的计算机知识才能达到一个完美的统一，他们才能学到计算机的系统知识，而不是残缺的计算机知识，最终达到对计算机系统软、硬件基本知识的融会贯通。

而目前计算机软硬件教学之间却基本分离，教师之间缺乏足够的沟通。学生尽管学习了一些计算机硬件接口知识，但在使用高级语言对硬件进行编程时却无从下手；尽管学习了操作系统和网络技术等课程，却不知道在嵌入式系统如何应用相关理论。当需要综合运用软硬件知识来解决问题时，多数学生都是一筹莫展。这些都说明，在计算机教学体系中软硬件课程间的结合存在问题，学生的知识结构缺乏完整性和系统性。

因此，必须在软硬件课程的教学内容中进行适当的穿插。例如“操作系统”课程中的CPU调度、内存管理与“计算机组成原理”和“计算机系统结构”课程中的许多知识都密不可分，在理论课程教学中提及相应课程知识，可以引导学生思考，建立必要的知识关联。在“微机原理及接口技术”的课程中，可以加入一些利用高级语言对硬件进行编程的实例，既可激发学生的兴趣，又可提高学生对硬件的编程能力。

另外，计算机硬件课程之间还存在重叠和互补的关系，教学中也应注意相互次序和互补，以保证教学知识的系统性和完备性。

第7篇：计算机硬件教学设计范文

关键词：计算机硬件；实验教学；创新人才；教学改革

文章编号：1672-5913（2013）03-0046-04

中图分类号：G642

0 引言

计算机硬件实验主要面向软件工程、信息安全等专业开设，它是计算机硬件实验教学体系中最为重要的教学内容之一。通过计算机硬件实验，学生可以掌握计算机硬件设计、制作、调试、运行维护等多方面的技能。学生利用VHDL以及波形图等对实验结果和中間环节进行调试和验证，可以训练自身对计算机底层技术的创新技能，培养严谨的科研作风。

随着电子设计自动化（EDA）和可编程逻辑器件（PLD）技术的快速发展，国内外高校普遍采用硬件描述语言进行逻辑设计，实现在计算机上进行功能仿真，最后下载到编程逻辑器件中进行测试。哈尔滨工程大学于2005年在黑龙江省率先引进了单片大规模FPGA来实现计算机硬件实验教学，这种方法将使实验过程从“验证为主”转变到以“设计为主”，有助于提高学生的硬件设计能力。

目前，计算机硬件实验的突出特点是仿真实验软件系统过于复杂。从编程到测试，再到实时测试的过程过于繁琐，学生不易掌握。教师往往需要花费大量的课时，讲解QUARTS软件的基本使用方法以及FPGA实验平台的结构原理，这就大大降低了计算机硬件实验的教学效果。

互动式计算机硬件实验教学将主要研究如何通过多媒体教学手段以及教师学生互动交流等方式，使学生在脱离实验室的环境下，快速掌握软件系统及硬件平台的使用技巧，提高计算机硬件实验教学质量和学生培养效果。

1 国内外现状、水平与发展趋势

目前，欧美发达国家的理工科大学计算机专业普遍重视硬件类课程实验，要求学生必须掌握一种硬件描述语言，会使用先进的EDA工具进行硬件设计、验证和测试。美国、日本、新加坡等国早在20世纪90年代初期，就开展了有关互动式辅助实验教学的研究。利用多媒体、教师个人网站等多种电子交互手段，提高教师知识传授和学生間技术交流的效果，达到课内外同步教学的目标。

互动式实验教学主要解决大量基础知识的讲授以及基本技能问题验证占用有限课时的问题，目的是有效降低教师的教学负担，提高学生的学习效率。日本、韩国在互动硬件实验教学上具有丰富的经验，在多所高等学校进行推广，如日本北海道大学、韩国釜山大学等均建有独立的互动实验门户或交互系统。

我国的计算机实验教学发展相对较晚，近年来，随着大批实验教学示范中心的建设以及高校对实验教学方法改革与研究的逐步重视，包括清华大学、北京大学、上海交通大学在内的许多高校都陆续开展了对互动式实验教学内容的研究。目前我们将重点阐述如何通过互动实验教学方式，缩短学生理解基础知识、熟悉设备使用的时間，最终获得理想的教学效果。

2 实验教学体系

2.1计算机硬件实验的重要性

嵌入式系统以应用为中心，以计算机技术为基础，因其软硬件可裁减，已受到欧美发达国家的广泛关注。哈尔滨工程大学依据当今国际电子设计业对人才培养能力的普遍认同标准，集中强化学生嵌入式开发技术技能的培养。

为此，我们为计算机科学与技术及相关专业勾画了以数字逻辑实验为基础，以微机接口实验为终结的，包含计算机硬件实验、计算机部件实验以及计算机组成实验为一体的计算机硬件实验教学课程群。要求本科生从大学第四学期到第七学期硬件实验内容不断线、衔接连贯、层次提高；强调各门课程明确分工、分层次培养学生的独立组织硬件实验的能力、软件仿真验证能力和测量仪器使用能力。

计算机硬件实验是该课程群针对软件工程、信息安全等专业设置的，实验内容紧紧围绕计算机组成原理，兼顾VHDL描述语言、数字逻辑有关组合、时序逻辑电路的有关知识；每个实验项目都是一个独立的实验单元，可进行独立设计和测试，同时，所有的实验单元又能够组成一个有机的整体，完成一个基本模型机的设计和实现。

基于上述原因，哈尔滨工程大学计算机实验教学中心（下简称“实验中心”）选用GW-48系列SOPC/EDA实验开发系统进行计算机硬件实验教学。学生利用实验开发系统完成一系列基本单元实验和模型计算机综合设计实验，掌握计算机各个部件的功能和设计方法，也更加直观地掌握计算机各主要部件的工作原理。实验开发系统不但使学生更加深刻地理解了计算机组成原理理论知识，而且还能使他们在VHDL语言、EDA软件工具和FPGA的应用方面获得大量实用的技术。

2.2“三化结合，四个并举”的实验教学理念

“三化结合”的教学理念：构建软硬件一体化实验环境有利于培养学生软硬件综合素质，实验平台综合化有利于培养学生的综合设计能力，实验内容系统化有利于培养学生的系统化设计思想和能力，为较好地实现“理论教学注重基础，实践教学注重能力，创新教学注重个性”的目标打下了坚实的基础。

四个并举的教学理念：

1）工学并举。

工程教育与经济建设相结合，按照工程教育专业认证要求调整实践育人目标；按照卓越工程师培养计划建立面向校企合作的实践育人体系。

理论教学与工程实践相结合，修订2009版人才培养方案，加强理论课程与实践课程内容的相互融合，打造科学合理的实践育人平台。

科学研究与社会服务相结合，以ACM人才培养实验班为依托，培养拔尖人才，打通进入科研实验室的科学研究模式；提高科技创新普及率，增加学生接触社会、服务社会的锻炼机会，提高社会实践能力。

开辟提高实践教学办学水平、推动区域经济快速发展的“三结合”办学道路。

2）点面并举。

以数字逻辑实验为例，实验分为三个阶段：①组合逻辑实验阶段采用虚拟实验环境与现场器件验证操作相结合方式；②时序逻辑实验阶段采用实际器件操作与理论研究相结合方式；③创新设计阶段采用自主设计与教师指导相结合方式。不同的实验类型和阶段，采用不同的授课方式和教学设备资源。

3）教研并举。

将科研资源有机融合，科研实验室、创新实验室全部面向学生开放，遴选科研团队教师纳入兼职教师序列，研究生助教充实教学辅助力量，科研方向助力推动科技创新，提高学生的科学研究水平；积极开展面向教学辅助系统的科学研究，开设MATLAB等科研工具与科研方法的实验教学课程，鼓励学生参与科研实践，使学生了解科技最新发展，提升学生科学研究和科技创新的能力。夯实教师队伍和教学质量工程建设，教学科研相互促进，共同推动实践教学发展。

做到“教学-科研-创新-服务”一线牵，从教学中发现问题，并凝练问题；在创新中探索问题，并剖析问题；以科研来处理问题，并解决问题；由服务来普及“问题”，并消除“问题”。

4）建改并举。

以软件工程、计算机科学与技术、物联网工程和信息安全四个专业为依托，分别建设国家工程实践教育中心、实验教学基地、工程师培养基地、校企联合实验室、实习实训基地等。

加大计算机实验教学平台建设力度，特别是文化平台的建设，设立图灵文化长廊、计算机历史展厅、计算机技术展厅以及实验中心宣传展厅，强调“格物穷理、知行合一”的办学思想。

面向软硬件实验课程，开展实验教学改革，开展虚拟实验教学开放系统建设、物联网技术综合实验系统建设和创新实验基础与实践课程建设。

面向创新实践活动及教学，与科研密切联系，结合科研方向，依托计算机科学与技术、软件工程两个一级学科，设立集成科研团队技术优势的创新平台，即物联网技术创新平台、网络与信息安全创新平台、机器人技术创新平台、软件工程创新平台和ACM/ICPC创新平台。

2.3计算机硬件实验项目设计

由于计算机硬件实验主要面向计算机科学与技术以外专业开设，参与实验的学生绝大多数未学习数字逻辑等基础课程。为此，按照计算机硬件实验课程群的整体安排，考虑到知识点的传承，我们制定了由逻辑电路到重要部件，最终回归基本模型机的项目设计思路。具体内容见表1。

3 互动式实验教学

3.1互动式实验考核方式

实验内容和实验方法的多样性决定了考核方式的多样化，考核方式应能真实地反映学生的理论水平和实验技能水平。为此，课程组提出了“3+5+2互动式实验成绩考核方式”。其突出特点在于将“生写师查、生做师察、生疑师答”三种交互方式贯穿于整个实验考核过程中。

1）生写师查。突出预习在实验教学中的作用，预习成绩占总成绩的30%，预习报告是学生对于教师所教授理论知识理解和掌握程度的直观体现。教师查看预习报告，有针对性地指导学生实验，从而提高了实验教学质量。

2）生做师察。实验操作和数据收集是实验教学的中心环节，占总成绩的50%。教师通过现场观察和抽查的方式，对学生的动手能力进行全面考核，包括：①是否遵守实验规则；②设计能力；③分析、解决问题能力；④对理论设计的实现能力等。

3）生疑师答。实验报告是实验教学成果的总结，它反映了学生对科学实验的概括总结能力，占总成绩的20%。对于学生的疑惑和操作难题，教师有必要进行针对性解答和辅导。

上述多角度的师生互动方式，考核了学生的真实水平，提高了实验教学的整体质量，达到了实践创新的培养目标。

3.2互动式虚拟实验教学平台

互动式实验教学的目标是：①减轻教师繁重的教学指导任务，提高师生互动频率和次数，提高实验教学质量；②降低设备使用的冗余时間，加强实验的灵活性和创新型，实现高素质创新人才的培养目标。由此，互动式虚拟实验教学平台应运而生。

互动式虚拟实验教学平台是以虚拟现实为技术基础，结合计算机硬件实验课程建立起来的，以加强师生互动、挖掘学生创新潜能、节约实验经费为目的。教学平台依托于校园网络环境，可以解决实验设备资源不足、实验室开放与日常学习任务冲突等问题，实现最大负荷情况下的多人数在线虚拟实验。

互动式虚拟实验平台内部运行结构如图l所示。该教学平台不受场地和教学课时限制，学生可根据自身基础，完成任何基于虚拟元器件的逻辑电路，并在FPGA平台上给予实现。借助于该教学平台，教师能够灵活考查学生对于实验原理的掌握程度、实验操作的熟练程度以及技术创新的拓展程度。

3.3互动式实验教学改革反馈

为了检验互动式计算机硬件实验教学内容的改革效果，实验中心对全校159名学生进行了“互动式计算机硬件实验教学效果”调查问卷。

从统计结果可以看出，89.5%的学生通过实验完全理解了相关理论知识；91.2%的学生可以熟练运用有关的科学实验方法，92.6%的学生能独立完成或在教师提示下完成应用系统设计，96.2%的学生认为实验教学对考研或就业有较大帮助；94.3%的学生通过实验课程的学习，认为教学内容和课程设置合理，能满足需求。很多学生反映新修订的计算机硬件实验教学内容注重能力培养，加强了老师与学生的沟通，特别是增强了对创新能力的培养，使其终生受益。

第8篇：计算机硬件教学设计范文

论文摘要 目前计算机教学存在硬件、软件和教学三方面的问题，虚拟机是解决这些问题的很好的技术途径。虚拟机具有集成性、移植性、经济性和可维护性的优点，在计算机教学中的具体应用包括操作系统安装、计算机维护、网络技术应用、网络安全、软件测试和课件制作。

近几年，虚拟机逐渐被应用于许多学校的计算机教学领域，成为一种非常有效的辅助工具。笔者从自身的计算机教学实际出发，借助虚拟机解决计算机教学中的一些问题，有效地提高了计算机教学的质量，取得良好的教学效果。

1 计算机教学的现状

目前，计算机教学取得一定的成绩，也存在一些问题，主要表现为以下几个方面。

1.1 硬件方面

计算机是一门实践性非常强的学科，需要给学生提供良好的实践环境。同时，随着科学技术的迅猛发展，计算机硬件的更新速度加快，计算机教学的开展也受到全新的挑战。由于我国目前招生规模的扩大，经费又相对投入有限，使得实验设备和实验场地不能及时得到扩充，教学设备的硬件建设相对欠缺和滞后，新建计算机硬件实验室、计算机网络实验室等更是不现实的。但是，计算机教学中的很多实验，如局域网的搭建，需要利用多台计算机和多种设备，由于现有的硬件配置条件有限，学生没有亲自做实验的条件和机会，无法培养其动手操作能力。

1.2 软件方面

目前的计算机教学一般是使用公共机房。公共机房只能满足一般的实验要求，同时为了便于机房的管理和维护，通常为所有的计算机安装硬盘保护卡和应用系统策略来限制学生的某些操作。学生上机的时候，不允许他们随意安装软件，更不允许进行如硬盘分区、格式化等操作。学生无法在实际的环境中操作练习，只能被动地进行一些简单的实验操作，实践教学的效果较差。

1.3 教学方面

许多计算机教师的思想观念还没有完全转变，在计算机教学中，重理论、轻实践，一直采取单一的理论讲授教学，非常抽象、枯燥，学生难以理解和掌握。当然，也由于经费等各方面的原因，教师一般采取以讲代练或课堂演示的方式进行教学，使得学生只有理论知识而缺乏动手实践，无法操作实验，对一些知识点无法掌握透彻。

综合以上分析，可以看出目前计算机教学存在问题的关键是教学设备不足。如何充分利用好现有的教学设备，来满足最大化的教学需求，这是一个新的挑战。笔者认为利用虚拟机可以改善上述计算机教学中存在的问题，较好地达到一机多用的目的。

2 虚拟机简介

2.1 虚拟机的概念

虚拟机（Virtual Machine，简称VM），就是虚拟的计算机，是指运行于物理计算机上的、用软件模拟出来的、具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的计算机系统。虚拟机是相对于常用的物理计算机而言的，又被称为逻辑计算机，其本质上是对物理计算机的模拟仿真。

虚拟机以文件的形式存放于物理计算机中，仅占用物理计算机的一部分资源。一台物理计算机，可以虚拟出多台完整的虚拟机，并且不同的虚拟机可以运行单独的操作系统而互不干扰，使用的时候就如同打开一个应用程序一样。

每台虚拟机都具有自己的CPU、内存、硬盘、网卡、BIOS、光驱、显卡、声卡、USB接口等，只不过这些硬件设备都是用虚拟软件模拟出来的。在计算机教学中，可以利用虚拟机进行开机、关机、硬盘格式化、设置BIOS等操作，这一切对主机没有任何影响。

目前，计算机教学中比较常用的虚拟机软件主要有WMware公司的WMware Workstation和微软公司的Microsoft Virtual PC这两种。VMware技术相对比较成熟，可以虚拟更多的主流操作系统，功能更强大，使用起来比较容易，市场占有率比较高。

2.2 虚拟机的优点

1）集成性。能够在一台PC机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都可安装不同的操作系统，而不需要对物理硬盘进行分区或重新开机，不受到物理计算机硬件的限制。各虚拟机与主机之间可以进行通信、共享文件和网络资源。

2）移植性。虚拟机表现在物理电脑上是一个文件，不同的操作系统之间能够进行互动操作。使用者可以直接拷贝备份好的虚拟机文件到其他计算机上使用，大大节省系统安装的时间。

3）经济性。由于虚拟机是利用软件来模拟完整的计算机系统，无需添加新的硬件设备，真正可以做到一机多用，同时又节省维护费用。

4）可维护性。虚拟机与主机之间有良好的隔离性，在虚拟机上进行的操作不会破坏物理计算机的操作系统和软件，对主机现有的硬盘分区和数据都不会造成任何破坏。

3 虚拟机在计算机教学中的具体应用

3.1 操作系统安装

操作系统有MS-DOS、Windows98、Windows2000、Windows XP、Linux、Unix等不同系列、不同版本。由于操作系统的安装具有一定的危险性，学生可以在硬盘上建立自己的虚拟机，并进行安装操作系统的练习。在虚拟机环境下可以实现多个操作系统同时运行，带来极大的方便。

3.2 计算机维护

出于公共安全考虑，磁盘分区、格式化等危险操作，学生一般没有机会亲手实践。在虚拟机环境下，学生可以任意进行磁盘分区、格式化、设置CMOS、设置BIOS SETUP参数等一些计算机维护操作。操作完成后，通过映象功能可以非常轻松地将操作系统恢复到原样。

3.3 网络技术应用

学生在学习局域网的组建、网络配置与管理、FTP、邮件服务器等各种网络服务的配置、远程访问和路由的设置等知识时，单凭理论讲授是很难理解和掌握的。利用虚拟机，学生可以在单台计算机上组建网络环境，进行各种网络配置，也可以组建虚拟局域网，实现集群试验。若学生不能按时完成实验，借助虚拟机的挂起功能，保留当前状态，以便下次继续完成。

3.4 网络安全

在网络环境下，病毒、木马、黑客程序非常盛行。教师在讲解计算机病毒、木马等知识时只能停留在讲述阶段，利用虚拟机可以改变这一状况。教师可以在虚拟机系统上植入病毒文件进行病毒、木马程序的传播与演示，以及实现安全防御等操作，让学生更加直观地了解系统的安全及防御技术。

3.5 软件测试

学生在学习软件设计、网页设计等课程时，编写的程序需要在多种环境及多种操作系统环境下进行测试。应用虚拟机，不需要实际安装所有的系统与插件，就可以轻松地模拟出各种测试环境，有利于发现问题和解决问题。

3.6 课件制作

计算机教师在制作课件时，常常会需要多种操作系统中的操作。通过虚拟机软件，可以使用Snagit、HyperSnap-DX等屏幕捕捉程序，方便地把样图抓取下来，或者直接利用视频捕捉功能将操作过程录制下来，有助于制作图文并茂的课件。

总之，虚拟机是计算机教学的有效工具，在计算机教学中有非常重要的作用和广泛的应用。如何利用虚拟机更好地为计算机教学服务，是每个计算机教师需要研究的一个新课题。

参考文献

[1]刘晙.谈谈计算机教学中虚拟机的应用[J].科技资讯，2009(36):190

[2]蔡友林，祝红琴，司红伟.虚拟机技术在计算机教学中的探讨[J].电脑知识与技术，2009，5(10)，7889-7990

第9篇：计算机硬件教学设计范文

关键词 计算机机房 管理 维护

中图分类号：G47 文献标识码：A

随着教育技术的不断发展，计算机在教学中的应用越来越多，上机练习在学生学习中的比重越来越大，对计算机机房维护和管理的方法和手段也发生着变化，在机房管理和维护上出现的问题也逐渐的展现在我们面前。面对这些问题，我们要有科学合理的解决方法，这就对我们计算机机房的日常管理维护提出了更高的要求。

1计算机机房的管理与维护内容

计算机机房的管理与维护是信息技术教学的重要组成部分和基本保障。计算机机房管理和维护的内容比较多，也比较杂。作为机房管理者来说，他们必须对这些知识有相当程度的了解。总体来说，计算机机房的管理和维护主要有三个方面：

（1）计算机机房使用者的管理。计算机机房的使用者主要包括教师和上机学生。教师在机房中起到一个管理计算机上机学生正确使用计算机的作用，计算机教师要引导学生养成一个正确、规范的计算机使用方法。

（2）计算机机房硬件设备管理和维护。计算机机房的设备主要包括计算机，交换机，和一些机房配套设施。

（3）计算机机房软件的管理与维护。计算机机房软件要定时更新，保证软件的最新版本，计算机杀毒软件要定时升级，防止计算机病毒入侵。

2计算机机房的管理与维护现存问题

因为计算机机房面对的是全校学生的教学活动，所以，机房要承担的课程涉及广，几乎所有计算机相关实验上机都在计算机机房进行，从而使得计算机机房的工作量比较大，全天有课的时候比较多，这就导致了机房管理人员的日常工作量较大，计算机机房管理者需要管理机房的日常软件硬件设备的维护，对出现的网络故障进行及时的排查以保障正常的教学，机房上机学生的增多，使得机房的防火防盗显得尤为重要，这一系列的问题，对机房管理人员的专业知识和综合能力要求就比较高。

计算机机房管理人员与任课老师之间的沟通也很重要，机房安装的教学软件有时和任课老师的上机要求有出入，偶尔部分上机老师对软件使用操作水平不高、对硬件的性能还不够熟悉。

计算机机房主要使用人员是学生，学生对计算机的兴趣比较浓厚，动手能力比较强，因此上课期间学生随意更改计算机配置，不小心删除系统文件、修改注册表、格式化硬盘等。有故障的计算机没有及时的维修，学生经常拔插鼠标，扭转显示器及易造成它们的损坏从而造成计算机不能正常使用，影响教学。

计算机机房硬件设备老化，没有得到及时升级。计算机硬件设备更换不完全，硬件之间兼容性不好，也会导致计算机运行慢甚至无法使用，计算机软件之间的冲突问题也使得计算机机房的教学活动受到影响。

3计算机机房的管理与维护现存问题解决方案

针对以上计算机机房管理与维护存在的问题，我们要有相对的解决方案，解决方案有以下几点：

（1）机房规章制度的制定和完善

为了提高计算机机房管理水平，必须有一个健全的机房管理制度。制定各种规章制度，切实的落实实施，使机房管理有了标准和依据。规章制度要有机房管理人员的岗位职责，机房管理人员要做到严格执行，不得擅自破坏规章制度。授课教师的职责要求教师规范引导学生上机，并对学生所用电脑进行常规检查工作，如有问题，及时汇报并做好记录，规范上机学生课堂纪律，加强巡查知道学生上机。上机学生规章制度要求学生必须按照正确的使用方法使用计算机，不得随意操作，更不能故意损坏，以保证计算机的正常使用。

（2）提高计算机机房管理人员的专业知识和综合能力

计算机科学技术是不断更新提高的，所以作为一名计算机机房管理人员，也要不断提高自己的专业知识水平，机房管理人员不但要管理机房，还要承担提高学生上机素质的职责。机房管理工作和其他的工作是息息相关的，不仅要学习本专业的知识还要有更多方面的学习，重视学习，不断提高自身的的综合能力，对各种设备有着正确的操作，比如：路由器的配置，各种教学软件的学习，防火设备的使用，配电系统的调配等，这样才能应对机房发生的各种突发事件。

（3）机房管理人员与任课教师的关系处理

机房管理人员作为一名辅助教学工作者，和任课教师的关系尤为重要。机房管理人员配合任课教师对学生进行上机教育工作，使每个学生学习机房的相关规定和上机注意细节，提高任课教师和上机学生的责任心，有利于机房管理人员对机房的管理和维护。任课教师对教学软件的安装和升级，要提前和机房管理人员沟通，以便机房管理人员做出合理安排，也能使任课教师对授课内容做出更好的教学方式，提高教学质量。

（4）加强对计算机机房软硬件设备的管理与维护

①计算机机房软件管理

为了保障机房系统软件的安全性，首先机房计算机要安装杀毒软件，做好病毒入侵工作，并做到及时更新杀毒软件，定期清理计算机病毒。其次，做好计算机系统的镜像备份，把纯净的操作系统利用Ghost镜像生成系统备份文件，一旦出现系统瘫痪可以不用重新做系统，直接回复系统，简单易行。如果在学校经济条件允许的情况下，还可以在计算机机房中安装硬盘保护卡，用硬件来保护机房系统软件，在每次学生上机时都可以保证系统的完整，有效的防止学生的误操作删除系统文件，给机房的管理和维护带来很大的方便。

②硬件设备的维护与管理

计算机机房承担的课程多，使用频率高，因此硬件设备的损坏率也比较高，因此加强对计算机机房硬件设备的维护是非常重要的。首先，要做好硬件设备管理与维护登记表，损坏设备要及时登记，这样才能做到及时的维护和更换。其次，要有正确的硬件保养和维护方法，计算机主机要定期除尘，主板定期放静电处理，课后正确及时的断电，每天打扫机房等。对已损坏的设备，如鼠标、键盘、光驱等要有严格的损坏赔偿制度。

4结束语

总之，计算机机房是高校的主要教学场所，计算机机房在高校的教学过程中占有很重要的地位，计算机机房的管理和维护的好坏直接影响着教学的好坏，所以我们要加强机房的管理和维护，我们要不断的学习新的理论知识和技术，紧跟计算机教学技术的发展。